一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法技术

本发明专利技术一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法属于刀具几何特征测量技术领域，涉及一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法。该方法首先利用显微测量方法获得刀具切削刃轮廓，提取刀具切削刃轮廓数据点曲线。采用迭代方法拟合计算并逐次逼近刀具前、后刀面所在直线，得到切削刃刃圆拟合数据点范围，计算切削刃刃圆钝化半径和左、右距离差。重复上述拟合计算过程进行迭代计算，直到左距离差和右距离差均达到迭代终止条件。本方法消除参与刀具切削刃刃圆拟合数据点范围不确定带来的误差，应用本方法拟合计算刀具切削刃刃圆钝化半径更加真实、准确，易于实现程序化，并可以有效提高刀具切削刃刃圆钝化磨损测量的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于刀具几何特征测量
，涉及一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法。
技术介绍
切削加工中，刀具磨损在所难免，刀具磨损将严重影响切削加工质量，因此必须对刀具磨损进行定量评价。目前，金属加工中广泛采用后刀面磨损带宽度VB评价刀具的磨损程度。然而刀具磨损的形式众多，尤其针对一些硬脆金属材料及复合材料切削加工，其过程中刀具切削刃刃圆钝化会对后续加工尺寸等产生极大影响，因而切削刃钝圆半径是这类加工过程中刀具磨损的主要评价指标。特别是在碳纤维增强复合材料加工中，在切削刃钝圆半径较小情况下，纤维增强相更易被切断，但刀具切削刃钝圆半径随制孔数量呈现显著上升趋势，刀具切削刃钝圆半径增大后刀具不再锋利，针对纤维增强相切断能力大幅下降，导致轴向力增大，极易诱发分层、毛刺等加工损伤。现有测量刀具切削刃钝圆半径的方法主要是采用接触式或非接触式显微测量方法，获得刀具切削刃磨损后的形貌轮廓，并拟合出钝化后的刀具切削刃钝圆，得到刀具切削刃钝圆半径。如CN201410130213专利，南京航空航天大学李亮、何宁等人专利技术了“微铣刀刃口钝圆测量装置及方法”，利用表面粗糙度仪探针沿微铣刀径向滑动测量刀具切削刃磨损后的轮廓，在切削刃V型微凸起图形部分绘制内切圆得到半径，并进行多次测量求其平均值，作为微铣刀切削刃钝圆半径的大小。南京航空航天大学宋树权、盐城工学院机械学院赵世田等人在“基于激光扫描共焦显微技术的刀具刃口精密测量”[J].华南理工大学学报，自然科学版,2014,42(7):86-90.中提出了一种基于激光共聚焦技术的刀具切削刃钝圆半径测量方法，利用激光扫描共聚焦显微镜获取切削刃部分形貌数据，拟合切削刃钝圆，完成切削刃钝圆半径表征。上述刀具切削刃钝圆半径测量方法均未明确如何选取参与拟合切削刃钝圆的数据范围，即进行钝圆拟合时，如何确定数据点选取范围，仅利用测量所获得的刀具切削刃轮廓数据直接拟合切削刃钝圆，而实践证明，用于拟合切削刃钝圆的数据范围的不确定性极易造成计算切削刃钝圆半径时产生较大偏差，即选取切削刃轮廓上不同数据点拟合切削刃钝圆，计算后得到的钝圆半径数值存在较大差别，而且即使采用多次测量后取平均值，也难以消除参与切削刃钝圆拟合的数据范围不确定带来的偏差。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有切削刃钝圆半径计算方法无法合理选取参与拟合切削刃钝圆的数据范围的问题，专利技术了一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法。本方法在显微测量方法获取磨损后刀具切削刃形貌轮廓数据的基础上，采用迭代思想拟合计算并逐次逼近刀具前、后刀面所在直线，从而在切削刃轮廓上选取用于拟合刀具切削刃钝圆的数据范围，消除参与刀具切削刃钝圆拟合数据点范围不确定带来的误差，提高了刀具切削刃钝圆磨损测量的效率。应用本方法拟合计算刀具切削刃钝圆半径更加准确，易于实现程序化。本专利技术采用的技术方案是一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法，其特征是，本方法在显微测量获取磨损后刀具切削刃形貌轮廓数据的基础上，采用迭代思想拟合计算并逐次逼近刀具前、后刀面所在直线，采用迭代思想拟合计算并逐次逼近刀具前、后刀面所在直线，计算切削刃刃圆钝化半径和左、右距离差，直到左距离差和右距离差均达到迭代终止条件，选取用于拟合切削刃钝圆的数据，即用于切削刃钝圆半径计算的数据范围；该数据选取方法的步骤如下：1)首先采用超景深显微镜利用三维影像合成功能观测得到刀具切削刃形貌，并利用超景深显微镜软件截取刀具切削刃轮廓，提取刀具切削刃轮廓数据点曲线C；在刀具切削刃轮廓数据点曲线C中，设纵坐标最高点A的坐标为(xA,yA)，刀具切削刃轮廓数据点曲线C上的左侧坐标点B和右侧坐标点W与纵坐标最高点A的纵坐标差值H为加工参数下的未变形切屑厚度；2)初始条件下拟合刀具切削刃前、后刀面所在直线令：Ji={(xJi1,yJi1),(xJi2,yJi2),...,(xJia,yJia)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法，其特征是，该方法在显微测量获取磨损后刀具切削刃形貌轮廓数据的基础上，采用迭代思想拟合计算并逐次逼近刀具前、后刀面所在直线，计算切削刃刃圆钝化半径和左、右距离差，直到左距离差和右距离差均达到迭代终止条件，选取用于拟合切削刃钝圆的数据，即用于切削刃钝圆半径计算的数据范围；该数据选取方法的具体步骤如下：1)首先利用显微测量方式提取出刀具切削刃轮廓数据点曲线(C)；在刀具切削刃轮廓数据点曲线(C)中，设纵坐标最高点(A)的坐标为(xA,yA)，刀具切削刃轮廓数据点曲线(C)上的左侧坐标点(B)和右侧坐标点(W)与纵坐标最高点(A)的纵坐标差值(H)为加工参数下的未变形切屑厚度；2)初始条件下拟合刀具切削刃前、后刀面所在直线将参与拟合前刀面所在直线的数据点集合设为：Ji={(xJi1,yJi1),(xJi2,yJi2),...,(xJia,yJia)}]]>将参与拟合后刀面所在直线的数据点集合设为：Ki={(xKi1,yKi1),(xKi2,yKi2),...,(xKib,yKib)}]]>其中，i＝1,2,...,k，k为迭代次数，a为拟合前刀面所在直线数据点集合中数据点个数，b为拟合后刀面所在直线数据点集合中数据点个数；设(mi)为前刀面所在直线，(ni)为后刀面所在直线；其中，i＝1,2,...,k，k为迭代次数；前刀面所在直线(mi)的方程为公式(1)，后刀面所在直线(ni)的方程为公式(2):ymi=(ΣxJic2)(ΣyJic)-(ΣxJic)(ΣxJicyJic)a(ΣxJic2)-(ΣxJic)2+a(ΣxJicyJic)-(ΣxJic)(ΣyJic)a(ΣxJic2)-(ΣxJic)2x---(1)]]>yni=(ΣxKid2)(ΣyKid)-(ΣxKid)(ΣxKidyKid)b(ΣxKid2)-(ΣxKid)2+b(ΣxKidyKid)-(ΣxKid)(ΣyKid)b(ΣxKid2)-(ΣxKid)2x---(2)]]>其中，i＝1,2,...,k，k为迭代次数；c＝1,2,...,a；d＝1,2,...,b；角平分线(li)为前刀面所在直线(mi)与后刀面所在直线(ni)所成夹角的角平分线，交点(Si)为角平分线(li)与刀具切削刃轮廓数据点曲线(C)的相交点；内切圆(Di)为过交点(Si)作与前刀面所在直线(mi)及后刀面所在直线(ni)相切的内切圆；内切圆(Di)与前刀面所在直线(mi)和后刀面所在直线(ni)的切点(Pi、Qi)分别称为左切点(Pi)和右切点(Qi)，其中，i＝1,2,...,k，k为迭代次数；3)迭代逼近计算刀具前、后刀面所在直线提取刀具切削刃轮廓数据点C上介于纵坐标最高点A和左侧坐标点B之间的数据点，作为拟合前刀面所在直线数据点集合J1={(xJ11,yJ11),(xJ12,yJ12),...,(xJ1a,yJ1a)};]]>提取刀具切削刃轮廓数据点C上介于纵坐标最高点A和右侧坐标点W之间的数据点，作为拟合后刀面所在直线数据点集合K1={(xK11,yK11),(xK12,yK12),...,(xK1b,yK1b)};]]>取i＝1时，用通过公式(1)、(2)，利用最小二乘法拟合前刀面所在直线(mi)和后刀面所在直线(ni)，得到前刀面所在直线m1和后刀面所在直线n1；作前刀面所在直线m1和后刀面所在直线n1所成夹角的角平分线l1，角平分线l1与刀具切削刃轮廓数据点曲线(C)交于交点S1，过交点S1作与前刀面所在直线m1及后刀面所在直线n1相切的内切圆D1，也得到左切点P1以及与右切点Q1；保证拟合前刀面所在直线数据点集合中数据点个数a和拟合后刀面所在直线数据点集合中数据点个数b不变，将参与拟合前、后刀面所在直线的数据点集合J1={(xJ11,yJ11),(xJ12,yJ12),...,(xJ1a,yJ1a)}]]>和K1={(xK11,yK11),(xK12,yK12),...,(xK1b,yK1b)}]]>中的数据点依次沿纵坐标方向(Y)向下移动一个坐标位置，i＝2，得到参与下一次拟合前、后刀面所在直线的数据点集合为：J2={(xJ21,yJ21),(xJ22,yJ22),...,(xJ2a,yJ2a)},]]>K2={(xK21,yK21),(xK22,yK22),...,(xK2b,yK2b)};]]>利用公式(1)、(2)拟合前刀面所在直线m2和后刀面所在直线n2；作前刀面所在直线...

【技术特征摘要】
1.一种切削刃钝圆半径计算的数据选取方法，其特征是，该方法在显微测量获取磨损
后刀具切削刃形貌轮廓数据的基础上，采用迭代思想拟合计算并逐次逼近刀具前、后刀面
所在直线，计算切削刃刃圆钝化半径和左、右距离差，直到左距离差和右距离差均达到迭代
终止条件，选取用于拟合切削刃钝圆的数据，即用于切削刃钝圆半径计算的数据范围；该数
据选取方法的具体步骤如下：
1)首先利用显微测量方式提取出刀具切削刃轮廓数据点曲线(C)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王福吉，钱宝伟，贾振元，白玉，付饶，何春伶，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21